化工原理課程設(shè)計(jì)--再生氮?dú)饬泄苁綋Q熱器的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要..............................................................2</p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書 .................................................3</p><p>

2、　　1.設(shè)計(jì)題目......................................................3</p><p>　　2.設(shè)計(jì)目的......................................................3</p><p>　　3.設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)..........................................

3、........3</p><p>　　4.設(shè)計(jì)內(nèi)容......................................................3</p><p>　　二、 概 述.....................................................4</p><p>　　1.列管式換熱器的分類簡介 ....

4、...................................4</p><p>　　2.列管式換熱器的結(jié)構(gòu)............................................7</p><p>　　3.設(shè)計(jì)方案的確定................................................9 </p><p>　　

5、三、 換熱器的選型.................................................11 </p><p>　　1.工藝計(jì)算及主要設(shè)備設(shè)計(jì)........................................11</p><p>　　2.確定物性數(shù)據(jù)..................................................

6、11</p><p>　　3.計(jì)算總傳熱系數(shù)................................................12</p><p>　　4.工藝結(jié)構(gòu)尺寸..................................................13</p><p>　　5.換熱器核算.......................

7、.............................14</p><p>　　四、 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表...............................................19 </p><p>　　五、 主要零件.....................................................20</p><p>

8、　　1.封頭..........................................................20</p><p>　　2.支座..........................................................20</p><p>　　3.墊片........................................

9、..................20六、 設(shè)計(jì)評論.....................................................21</p><p>　　七、 參考文獻(xiàn).....................................................21</p><p>　　八、 列管式換熱器工藝流程圖................

10、.......................22</p><p>　　九、 致謝.........................................................22</p><p>　　處理量 28×106 Kg/年再生氮?dú)饬泄苁綋Q熱器的設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要:本課題研究的目的主要是針對給定的固定管板式換熱

11、器設(shè)計(jì)要求，通過查閱資料、分析設(shè)計(jì)條件，以及換熱器的傳熱計(jì)算、壁厚設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核等設(shè)計(jì)，基本確定固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)。通過分析固定管板式換熱器的設(shè)計(jì)條件，確定設(shè)計(jì)步驟。對固定管板式換熱器筒體、封頭、管板等部件的材料選擇、壁厚計(jì)算和強(qiáng)度校核。對固定管板式換熱器前端 、管箱、后端管箱、傳熱管和管板等結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對換熱器進(jìn)行開孔補(bǔ)強(qiáng)校核。繪制符合設(shè)計(jì)要求的固定管板式換熱器的圖紙，給出相關(guān)的技術(shù)要求；在固定管板換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要參考

12、相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)能夠符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)要是設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)滿足生產(chǎn)的需要，達(dá)到安全生產(chǎn)的要求。 通過設(shè)計(jì)過程達(dá)到熟悉了解換熱器各部分結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理的目的。 </p><p>　　關(guān)鍵詞 ：換熱器設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；物性參數(shù)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The purpose of t

13、his research is mainly aimed at the design requirement of fixed tube sheet heat exchanger is given, through access to information, analysis and design, calculation, and the heat

14、60;exchanger wall design and strength check design, determine the basic structure of fixed tube plate heat exchanger. Through the design analysis of the conditions of fixed tube pl

15、ate heat exchanger, determine the design steps. The fixed tube plate heat exchanger cylinder, head, tube plate and other componen</p><p>　　Keywords: Heat exchanger design; 

16、structure design; physical parameters</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　1. 設(shè)計(jì)題目：處理量 28×106 Kg/年再生氮?dú)饬泄苁綋Q熱器的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　2. 設(shè)計(jì)的目的：</b></p>

17、<p>　　通過對氮?dú)庠偕泄苁綋Q熱器的設(shè)計(jì)，達(dá)到讓學(xué)生了解該換熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并能根據(jù)工藝要求選擇適當(dāng)?shù)念愋?，同時(shí)還能根據(jù)傳熱的基本原理，選擇流程，確定換熱器的基本尺寸，計(jì)算傳熱面積以及計(jì)算流體阻力。</p><p><b>　　3.設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　(1) 處理能力：28×106Kg/年再生氮?dú)?lt;/p>

18、<p>　　(2) 設(shè)備型式: 列管式換熱器</p><p><b>　　(3) 操作條件</b></p><p><b>　?、俟艹?lt;/b></p><p>　　進(jìn)口溫度為40℃,出口溫度為200℃</p><p>　　壓力為0.5MPa的氮?dú)?lt;/p><p>

19、<b>　?、跉こ?lt;/b></p><p>　　進(jìn)口壓力 2.5MPa飽和蒸汽</p><p>　　出口壓力 2.5MPa飽和水</p><p>　　每年按330天計(jì),每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行</p><p><b>　　4.設(shè)計(jì)內(nèi)容：</b></p><p>　?。?） 工藝設(shè)

20、計(jì)：確定設(shè)備的主要工藝尺寸，如：管徑、管長、管子數(shù)目、管程數(shù)目等，計(jì)算K0。</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：確定管板、殼體、封頭的結(jié)構(gòu)和尺寸；確定鏈接方式、管板的列管的排列方式、管法蘭、接管法蘭、接管等組件的結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。?）繪制列管式換熱器的裝配圖及編寫課程設(shè)計(jì)說明書。（A1圖紙）</p><p><b>　　二、概述</b&

21、gt;</p><p>　　在不同溫度的流體間傳遞熱能的裝置稱為熱交換器，簡稱為換熱器。它是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換器。 換熱器既可是一種單獨(dú)的設(shè)備，如加熱器、冷卻器和凝汽器等；也可是某一工藝設(shè)備的組成部分，如氨合成塔內(nèi)的熱交換器。</p><p>　　一般換熱器都用金屬材料制成，其中碳素鋼和低合金鋼大多用于制造中、低壓換熱器；不銹鋼除主要用于不同的耐腐蝕條件外；銅

22、、鋁及其合金多用于制造低溫?fù)Q熱器；鎳合金則用于高溫條件下；非金屬材料除制作墊片零件外，有些已開始用于制作非金屬材料的耐蝕換熱器，如石墨換熱器、氟塑料換熱器和玻璃換熱器等。</p><p>　　換熱器按用途不同可分為加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器、再沸器、深冷器、過熱器等。 換熱器按傳熱方式的不同可分為：混合式、蓄熱式和間壁式。其中間壁式換熱器應(yīng)用最廣泛，按照傳熱面的形狀和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)又可分為管殼式換熱器、板面式換熱器

23、和擴(kuò)展表面式換熱器（板翅式、管翅式等）</p><p>　　1.列管式換熱器的分類簡介</p><p>　　列管式換熱器是一種通用的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備。它具有結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、造價(jià)低廉、用材廣泛、清洗方便、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),列管式換熱器主要由殼體、管束、折流板、管板和封頭等部件組成。它的主要優(yōu)點(diǎn)是單位體積所具有的傳熱面積大、結(jié)構(gòu)緊湊、傳熱效果好。結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，而且可以選用的結(jié)構(gòu)材料范圍廣，故適應(yīng)性強(qiáng)

24、、操作彈性較大。與其它品種換熱器比較,管殼式換熱器的最大缺點(diǎn)是傳熱效率低。</p><p>　　因此，列管式換熱器是目前化工及酒精生產(chǎn)上應(yīng)用最廣的一種換熱器。它可分別采用普通碳鋼、紫銅、或不銹鋼制作。在進(jìn)行換熱時(shí)，一種流體由封頭的連結(jié)管處進(jìn)入，在管子中流動(dòng)，從封頭另一端的出口管流出，稱之管程；另-種流體由殼體的接管進(jìn)入，從殼體上的另一接管處流出，這稱為殼程。</p><p>　　列管式換熱

25、器種類很多， 根據(jù)列管式換熱器結(jié)構(gòu)特點(diǎn), 主要分為以下四種。</p><p><b>　?。?） 固定管板式</b></p><p>　　固定管板式換熱器的結(jié)構(gòu)如圖1 _1 所示。它由殼體、管束、封頭、管板、折流擋板、接管等部件組成。這類換熱器的結(jié)構(gòu)比較簡單、緊湊、造價(jià)便宜，但管外不能機(jī)械清洗。此種換熱器管束連接在管板上，管板分別焊在外殼兩端，并在其上連接有頂蓋，頂蓋

26、和殼體裝有流體進(jìn)出口接管。管子和管板與外殼的連接都是剛性的，而管內(nèi)管外是兩種不同溫度的流體。因此，當(dāng)管壁與殼壁溫差較大時(shí)，由于兩者的熱膨脹不同，產(chǎn)生了很大的溫差應(yīng)力，以至管子扭彎或使管子從管板上松脫，甚至毀壞換熱器。</p><p>　　為了克服溫差應(yīng)力必須有溫差補(bǔ)償裝置，一般在管壁與殼壁溫度相差50℃以上時(shí)，為安全起見，換熱器應(yīng)有溫差補(bǔ)償裝置。但補(bǔ)償裝置（膨脹節(jié)）只能用在殼壁與管壁溫差低于60～70℃和殼程流體

27、壓強(qiáng)不高的情況。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：</p><p>　　圖1.1 固定管板式換熱器</p><p>　　1.折流擋板 2.管束 3.殼體 4.封頭 5.接管 6.管板</p><p><b>　?。?）浮頭式換熱器</b></p><p>　　換熱器的一塊管板用法蘭與外殼相連接，另一塊管板不與外殼連接

28、，以使管子受熱或冷卻時(shí)可以自由伸縮，但在這塊管板上連接一個(gè)頂蓋，稱之為“浮頭”，所以這種換熱器叫做浮頭式換熱器。其優(yōu)點(diǎn)是：管束可以拉出，以便清洗；管束的膨脹不變殼體約束，因而當(dāng)兩種換熱器介質(zhì)的溫差大時(shí)，不會因管束與殼體的熱膨脹量的不同而產(chǎn)生溫差應(yīng)力。其缺點(diǎn)為結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用材量大,造價(jià)高; 浮頭蓋與浮動(dòng)管板間若密封不嚴(yán), 易發(fā)生泄漏, 造成兩種介質(zhì)的混合。</p><p>　　圖1.2 浮頭式換熱器</p>

29、;<p>　　1.殼蓋 2.固定管板 3.隔板 4.浮頭鉤圈法蘭 5.浮動(dòng)管板 6.浮頭蓋</p><p>　?。?）U 型管式換熱器</p><p>　　U 型管式換熱器的結(jié)構(gòu)如圖1 _3 所示。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是只有一塊管板, 換熱管為U 型,管子的兩端固定在同一塊管板上, 其管程至少為兩程。管束可以自由伸縮, 當(dāng)殼體與U 型換熱管有溫差時(shí), 不會產(chǎn)生溫差應(yīng)

30、力。U 型管式換熱器的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單, 只有一塊管板,密封面少, 運(yùn)行可靠; 管束可以抽出, 管間清洗方便。其缺點(diǎn)是管內(nèi)清洗困難; 由于管子需要有一定的彎曲半徑, 故管板的利用率較低; 管束最內(nèi)層管間距大, 殼程易短路; 內(nèi)層管子壞了不能更換, 因而報(bào)廢率較高。此外, 其造價(jià)比固定管板式高10%左右。</p><p>　　圖1.3 U 型管式換熱器</p><p>　　（4） 填料函式換熱

31、器</p><p>　　這類換熱器的管板也僅有一端與殼體固定，另一端采用調(diào)料函密封，它的管束一端可以自由膨脹，所以管殼之間不會產(chǎn)生熱應(yīng)力，且管程和殼程都能清洗，結(jié)構(gòu)比浮頭式簡單，造價(jià)較低，加工制造方便，材料消耗較少。但由于填料密封處易于泄露，故殼程壓力不能過高，也不宜用于易揮發(fā)、易燃、易爆和有毒的場合。</p><p><b>　　其結(jié)構(gòu)如下：</b></p&g

32、t;<p>　　圖1.4填料函式換熱器</p><p>　　2.列管式換熱器的結(jié)構(gòu)</p><p>　?。?）換熱管布置和排列間距 </p><p>　　常用換熱管規(guī)格有ф19×2 mm、ф25×2 mm(1Crl8Ni9Ti)、ф25×2.5 mm(碳鋼10)。小直徑的管子可以承受更大的壓力，而且管壁較??；同時(shí)，對于相同

33、的殼徑，可排列較多的管子，因此單位體積的傳熱面積更大，單位傳熱面積的金屬耗量更少。換熱管管板上的排列方式有正方形直列、正方形錯(cuò)列、三角形直列、三角形錯(cuò)列和同心圓排列。  （A） （B）（C）</p><p>　　（D） （E）</p><p>　　圖 1.5 換熱管在管板上的排列方式</p><p>　　(A)正方形直

34、列 （B）正方形錯(cuò)列 (C) 三角形直列 （D）三角形錯(cuò)列 （E）同心圓排列</p><p>　　正三角形排列結(jié)構(gòu)緊湊；正方形排列便于機(jī)械清洗；同心圓排列用于小殼徑換熱器，外圓管布管均勻，結(jié)構(gòu)更為緊湊。我國換熱器系列中，固定管板式多采用正三角形排列；浮頭式則以正方形錯(cuò)列排列居多，也有正三角形排列。 （2）管板 管板的作用是將受熱管束連接在一起，并將管程和殼程的流體分隔開來。 管板與管子的連接可脹接

35、或焊接。脹接法是利用脹管器將管子擴(kuò)脹，產(chǎn)生顯著的塑性變形，靠管子與管板間的擠壓力達(dá)到密封緊固的目的。脹接法一般用在管子為碳素鋼，管板為碳素鋼或低合金鋼，設(shè)計(jì)壓力不超過4 MPa，設(shè)計(jì)溫度不超過350℃的場合。 </p><p><b>　　（3）封頭和管箱 </b></p><p>　　封頭和管箱位于殼體兩端，其作用是控制及分配管程流體。</p><

36、;p>　?、俜忸^ 當(dāng)殼體直徑較小時(shí)常采用封頭。接管和封頭可用法蘭或螺紋連接，封頭與殼體之間用螺紋連接，以便卸下封頭，檢查和清洗管子。 ②管箱 換熱器管內(nèi)流體進(jìn)出口的空間稱為管箱,殼徑較大的換熱器大多采用管箱結(jié)構(gòu)。由于清洗、檢修管子時(shí)需拆下管箱，因此管箱結(jié)構(gòu)應(yīng)便于裝拆。</p><p>　?、鄯殖谈舭?當(dāng)需要的換熱面很大時(shí)，可采用多管程換熱器。對于多管程換熱器，在管箱內(nèi)應(yīng)設(shè)分程隔板，將管束分為順次串接

37、的若干組，各組管子數(shù)目大致相等。這樣可提高介質(zhì)流速，增強(qiáng)傳熱。管程多者可達(dá)16程，常用的有2、4、6程。在布置時(shí)應(yīng)盡量使管程流體與殼程流體成逆流布置，以增強(qiáng)傳熱，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)防分程隔板的泄漏，以防止流體的短路。</p><p><b>　　3.設(shè)計(jì)方案的確定</b></p><p>　　（1）列管式換熱器的選用與設(shè)計(jì)原則</p><p>　　換熱器

38、的設(shè)計(jì)即是通過傳熱過程計(jì)算確定經(jīng)濟(jì)合理的傳熱面積以及換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸，以完成生產(chǎn)工藝中所要求的傳熱任務(wù)。換熱器的選用也是根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)，計(jì)算所需的傳熱面積，選擇合適的換熱器。由于參與換熱流體特性的不同，換熱設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的差異，因此為了適應(yīng)生產(chǎn)工藝的實(shí)際需要，設(shè)計(jì)或選用換熱器時(shí)需要考慮多方面的因素，進(jìn)行一系列的選擇，并通過比較才能設(shè)計(jì)或選用出經(jīng)濟(jì)上合理和技術(shù)上可行的換熱器。</p><p><b>　　流動(dòng)

39、空間的選擇</b></p><p>　　在管殼式換熱器的計(jì)算中，首先需決定何種流體走管程，何種流體走殼程，這需遵循一些一般原則。</p><p>　　不潔凈和易結(jié)垢的流體宜走管程，以便于清洗管子；</p><p>　　腐蝕性流體宜走管程，以免管束和殼體同時(shí)受腐蝕，管內(nèi)也便于檢修和清洗；</p><p>　　高壓流體宜走管程，以免殼

40、體受壓，并且可節(jié)省殼體金屬的消耗量；</p><p>　　飽和蒸汽宜走殼程，以便于及時(shí)排出冷凝液，且蒸汽較潔凈，不易污染殼程；</p><p>　　被冷卻的流體宜走殼程，可利用殼體散熱，增強(qiáng)冷卻效果；</p><p>　　有毒流體宜走管程，以減少流體泄漏；</p><p>　　粘度較大或流量較小的流體宜走殼程，因流體在有折流板的殼程流動(dòng)時(shí)，由

41、于流體流向和流速不斷改變，在很低的雷諾數(shù)（Re<100）下即可達(dá)到湍流，可提高對流傳熱系數(shù)。但是有時(shí)在動(dòng)力設(shè)備允許的條件下，將上述流體通入多管程中也可得到較高的對流傳熱系數(shù)。 　</p><p><b>　　流體流速的確定</b></p><p>　　換熱器中流體流速的增加，可使對流傳熱系數(shù)增加，有利于減少污垢在管子表面沉積的可能性，即降低污垢熱阻，使總傳熱系

42、數(shù)增大。然而流速的增加又使流體流動(dòng)阻力增大，動(dòng)力消耗增大。因此，適宜的流體流速需通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)核算來確定。充分利用系統(tǒng)動(dòng)力設(shè)備的允許壓降來提高流速是換熱器設(shè)計(jì)的一個(gè)重要原則。在選擇流體流速時(shí)，除了經(jīng)濟(jì)核算以外，還應(yīng)考慮換熱器結(jié)構(gòu)上的要求。 給出工業(yè)上的常用流速范圍。除此之外，還可按照液體的粘度選擇流速，按材料選擇容許流速以及按照液體的易燃、易爆程度選擇安全允許流速。</p><p>　　換熱器常用流速的范圍

43、見表1-1、1-2和表1-3</p><p>　　表1.1 列管式換熱器易燃、易爆液體和氣體允許的安全流速</p><p>　　表1.2 管殼式換熱器中常用的流速范圍</p><p>　　表1.3管殼式換熱器中不同黏度液體的常用流速</p><p><b>　　三、換熱器的選型</b></p><p&

44、gt;　　1.工藝計(jì)算及主要設(shè)備設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）選擇換熱器的類型</p><p>　　兩流體溫度變化情況：冷流體進(jìn)口溫度40℃，出口溫度200℃。熱流體為飽和水蒸氣，溫度恒為Ts，查表得，2.5MPa的飽和水蒸氣的飽和溫度為Ts=223℃</p><p>　　該換熱器采用飽和水蒸氣冷凝放熱來加熱冷流體，管壁與殼壁溫差較大，流體壓強(qiáng)不高，初步確定選用固

45、定管板式換熱器，考慮到管壁與殼壁溫差較大情況，因此，換熱器應(yīng)安裝膨脹節(jié)，進(jìn)行熱補(bǔ)償。</p><p><b>　?。?）管程安排 </b></p><p>　　從流體流經(jīng)管程或殼程的選擇標(biāo)準(zhǔn)來看，空氣宜走管程；水蒸氣較潔凈，不會污染殼程，所以飽和蒸汽宜走殼程，以便及時(shí)排除冷凝液。綜上所述，空氣走管程，飽和水蒸氣走殼程。</p><p><

46、b>　　2.確定物性數(shù)據(jù) </b></p><p>　　定性溫度：可取流體進(jìn)口溫度的平均值。 </p><p>　　管程氮?dú)獾亩ㄐ詼囟葹椋?</p><p>　　殼程水蒸氣的定性溫度為： Ts=223℃</p><p>　　根據(jù)定性溫度，分別查取殼程和管程流體的有關(guān)物性數(shù)據(jù)。</p><p>　　表

47、1.4兩種物質(zhì)的相關(guān)物性</p><p>　　3．計(jì)算總傳熱系數(shù) </p><p><b>　　（1）熱流量</b></p><p>　　qm=28×106/（330×24）=3535kg/h</p><p>　　QT=qm1cp1(t2-t1)=3535×1045×160 =6&

48、#215;108J/h=1.7×105W</p><p>　　（2）冷卻水用量qm2= QT /ｒ0=1.7×105×3600/(2.195×106)=273kg/h</p><p>　?。?）平均傳熱溫差 </p><p>　?。?）初算傳熱面積 </p><p>　　K值大致范圍為 13—300（W

49、/m2 . K）</p><p>　　假設(shè)K=50W/m2 . K，則估算的傳熱面積為</p><p><b>　　4.工藝結(jié)構(gòu)尺寸 </b></p><p>　?。?）管徑和管內(nèi)流速</p><p>　　選用ф25×2.5mm較高級冷拔傳熱管(碳鋼)，因管程流體為空氣，則流速范圍為5-30m/s，故可取管內(nèi)流

50、速ui=15m/s。</p><p>　?。?）管程數(shù)和傳熱管數(shù) </p><p>　　依據(jù)傳熱管內(nèi)徑和流速確定單程傳熱管數(shù) </p><p>　　按單管程計(jì)算，所需傳熱管長度為</p><p>　　L=S估／（3.14d0Ns）=45∕（3.14×0.02×167）=4.3 m</p><p>　

51、　現(xiàn)取傳熱管長度L=4.5m，則該換熱器的管程數(shù)為 NP=2(管程)</p><p>　?。?）傳熱管排列和分程方法 </p><p><b>　　采用正三角形排列</b></p><p>　　取管心距Pt=1.25 d0 =1.25×25=31.25 mm ≈32mm</p><p>　　隔板中心到離其最近一

52、排管中心距離Z=Pt÷2+6=22mm</p><p><b>　?。?）殼體內(nèi)徑 </b></p><p><b>　　取，按三角形排列，</b></p><p><b>　　殼體內(nèi)徑為 </b></p><p>　　殼程直徑可選取的直徑有（159 273 400

53、500 600 800 ）mm，故圓整可取D＝600mm </p><p><b>　?。?）折流板 </b></p><p>　　采用弓形折流板，取弓形折流板圓缺高度為殼體內(nèi)徑的25％，則切去的圓缺高度為：</p><p>　　h＝0.25×600＝150mm，故可取h＝150 mm。 </p><p>　　

54、取折流板間距B＝0.5D</p><p>　　B＝0.5×600＝300mm，固定管板換熱器B有（150 300 600）mm</p><p>　　故可取B為300 mm。 </p><p><b>　　折流板數(shù) </b></p><p>　　NB=傳熱管長/折流板間距-1=4300/300-1=14塊。<

55、;/p><p><b>　?。?）接管 </b></p><p>　　殼程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)飽和水蒸氣流速為 u＝5m/s，則接管內(nèi)徑為 </p><p>　　圓整后可取管內(nèi)徑為40mm </p><p>　　管程流體進(jìn)出口接管：取接管內(nèi)空氣流速 u＝6m/s，則接管內(nèi)徑為 </p><p>　

56、　圓整后可取管內(nèi)徑為400mm</p><p><b>　　5．換熱器核算 </b></p><p>　?。?）傳熱面積校核 </p><p>　?、贇こ虃鳠崮は禂?shù) </p><p><b>　　假設(shè)Tw=200℃</b></p><p>　　膜溫t=（ts+tw）/2=(

57、223+200)/2=211.5℃</p><p>　　膜溫在211.5℃時(shí)，</p><p>　　密度　　 ρ=840.3kg/m3</p><p>　　導(dǎo)熱系數(shù)　　 λ0=0.645 W/(m·℃)</p><p>　　黏度　　　　 μ0=0.0001246 Pa·s</p><p>

58、;　　W/（m2·℃）估算值與計(jì)算值相差在范圍內(nèi)，符合要求。殼程傳熱膜系數(shù)為4394 W/（m2·℃）</p><p><b>　?、诠艹虃鳠崮は禂?shù) </b></p><p><b>　　管程流通截面積</b></p><p><b>　　管程流體流速 </b></p>

59、<p><b>　　普朗特?cái)?shù)</b></p><p>　　③污垢熱阻和管壁熱阻</p><p><b>　　查附錄得：</b></p><p><b>　　管外側(cè)污垢熱阻 </b></p><p><b>　　管內(nèi)側(cè)污垢熱阻 </b><

60、/p><p>　　管壁厚度b=0.0025 m</p><p>　　碳鋼熱導(dǎo)率為λ=45 W/(m·℃)</p><p><b>　?、芷骄鶄鳠釡夭钚Ｕ?lt;/b></p><p>　　R=0 P==0.87</p><p>　　查表得ψ =0.920.85</p><

61、;p>　　則平均傳熱溫差 tm=ψ tm’=0.9277=71℃</p><p><b>　?、輦鳠崦娣eS</b></p><p>　　該換熱器的實(shí)際傳熱面積S</p><p>　　該換熱器的面積裕度為 </p><p>　　傳熱面積裕度合適，該換熱器能夠完成生產(chǎn)任務(wù)。 </p><p>　

62、　（2）換熱器內(nèi)流體的壓力降 </p><p><b>　?、俟艹塘鲃?dòng)阻力 </b></p><p>　　ΔPi=(ΔP1+ΔP2)FtNsNp</p><p>　　Ns=1, Np=1, 管子為ф25×2.5mm，所以Ft=1.5</p><p>　　查表得無縫鋼管絕對粗糙度ξ取3</p>&l

63、t;p>　　ξ/d=3/25=0.12</p><p>　　由Re與ξ/d查莫狄圖得</p><p>　　λi＝0.031 W/m·℃，</p><p>　　管程壓降在允許范圍之內(nèi)。</p><p><b>　?、跉こ虊毫?lt;/b></p><p><b>　　殼程流通截

64、面積 </b></p><p>　　殼程流體流速及其雷諾數(shù)分別為 </p><p><b>　　普朗特?cái)?shù)</b></p><p>　　流體流經(jīng)管束的阻力 </p><p>　　折流板數(shù) NB=傳熱管長/折流板間距-1=L/h-1=4.3/0.15-1=28</p><p>　　流體流過

65、折流板缺口的阻力 </p><p>　　殼程壓力降也比較適宜。</p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表</b></p><p><b>　　五、主要零件</b></p><p><b>　　1.封頭</b></p><p>　　上下兩封頭均選用標(biāo)

66、準(zhǔn)橢圓形封頭，根據(jù)JB/T4737-2002標(biāo)準(zhǔn)，封頭為： 如圖所示</p><p><b>　　2.支座</b></p><p>　　本換熱器為臥式內(nèi)壓容器，應(yīng)該選用鞍式支座，依照J(rèn)B/T4712-92雙鞍式支座為準(zhǔn)，選用DN=600mm型鞍式支座。</p><p>　　鞍式支座在換熱器上的布置應(yīng)該按照下列原則確定：</p>&

67、lt;p><b>　　3.墊片</b></p><p>　　換熱器墊片通過 以上設(shè)計(jì)，按照GB/T539,選定耐油石棉橡膠板作為墊片。</p><p><b>　　六、設(shè)計(jì)評價(jià)</b></p><p>　　我經(jīng)過一周多的學(xué)習(xí)，對于課程設(shè)計(jì)有了初步的認(rèn)識，對于化工生產(chǎn)中的傳熱問題有了一定的認(rèn)識。本課程的設(shè)計(jì)步驟可以作為

68、以后畢業(yè)論文設(shè)計(jì)的指導(dǎo)。</p><p>　　這項(xiàng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)綜合性比較強(qiáng)，設(shè)計(jì)的進(jìn)行實(shí)在兼顧技術(shù)上先進(jìn)行、可行性，經(jīng)濟(jì)合理性的條件下進(jìn)行的。此次設(shè)計(jì)涉及的工藝計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較全面，從多方面考察了我們的知識。從工藝計(jì)算到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都集中考察了我們的綜合性應(yīng)用能力。</p><p>　　在工藝計(jì)算方面，此次設(shè)計(jì)精度較高，設(shè)計(jì)比較嚴(yán)謹(jǐn)，各項(xiàng)參數(shù)的選定經(jīng)過了綜合的考慮并進(jìn)行了認(rèn)真的計(jì)算和

69、校核，達(dá)到了預(yù)期的目的。</p><p>　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，各個(gè)結(jié)構(gòu)的選材、尺寸的確定液經(jīng)過了仔細(xì)的計(jì)算，并認(rèn)真地作出了各部件的圖，列出了部件的選材和尺寸，使設(shè)計(jì)更加方便。</p><p>　　通過此次試驗(yàn)設(shè)計(jì)，熟悉了文獻(xiàn)資料的查閱，鍛煉了對過程進(jìn)行計(jì)算的能力，了解了試驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般步驟，并通過此次試驗(yàn)設(shè)計(jì)加深了對所學(xué)內(nèi)容的了解和運(yùn)用。</p><p>　　在本次課

70、程設(shè)計(jì)中唯一不足之處就是學(xué)校給予的時(shí)間有點(diǎn)短，如果時(shí)間允許的話我相信我會做的更好。</p><p>　　由于是初學(xué)，上面的有些數(shù)據(jù)可能處理上還存在一定問題，以本人的所學(xué)知識無法解決，望給予指正。</p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.《化工原理第四版》，王志魁 劉麗英 劉偉 編，化學(xué)工業(yè)出版社，2010.&l

71、t;/p><p>　　2.《化工設(shè)備設(shè)計(jì)》，申迎華 郝曉剛 編，化學(xué)工業(yè)出版社，2009.</p><p>　　3.《化工物性算圖手冊》，劉光啟等 編著，化學(xué)工業(yè)出版社，2002.</p><p>　　4.《化工工程制圖》，魏崇光 鄭曉梅 編，化學(xué)工業(yè)出版社，1994.</p><p>　　5.《化工設(shè)備設(shè)計(jì) 》，潘國昌 郭慶豐 編，清華大學(xué)出版

72、社，1996.</p><p>　　6.《工程制圖 》，趙大興 編，高等教育出版社，2009.</p><p>　　八、列管式換熱器工藝流程圖</p><p><b>　　九、致謝</b></p><p>　　在本次的課程設(shè)計(jì)中，首先，我要感謝的是我們的*老師，本課題在選題及進(jìn)行過程中得到**老師的悉心指導(dǎo)，老師多次幫助